[发明专利]具有不相交子阵列组的多波束相控阵天线

说明书

本公开提供了一种多波束相控阵天线系统，其包括响应于控制信号而在多个子阵列信号与多个波束信号之间进行转换的波束形成器。该系统还包括传送对应于该多个波束信号的多个波束的多个子阵列。每个子阵列包括多个辐射元件。每个子阵列还包括子阵列波束形成电路，该子阵列波束形成电路响应于相应波束权重而调节与该辐射元件传送的RF信号，并在经调节的RF信号与一个相应子阵列信号之间进行转换。该系统还包括确定两个或更多个波束的控制器，其中该两个或更多个波束属同一通信类型。该波束形成器将不相交子阵列子组分配给所确定的两个或更多个波束中的每个波束。该控制器还对该多个子阵列中的每个子阵列提供该波束权重，并将该控制信号提供给该波束形成器。

相关申请

本申请要求2020年1月9日提交的名称为“Reconfigurable Multi-Beam PhasedArray Antenna”的美国临时申请号62/959,146的优先权权益，该临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及天线系统。更特别地，本公开涉及一种具有相控阵天线的天线系统，该相控阵天线具有用于同时传送多个波束的多个子阵列。

背景技术

天线阵列(或阵列天线)是作为单个天线一起工作以发射或接收无线电波的一组多个辐射元件。单独辐射元件(通常简称为“元件”)可由电路连接到接收器和/或发射器，该电路施加由辐射元件接收和/或发射的信号的适当振幅和/或相位调节。当用于发射时，由每个单独辐射元件辐射的无线电波彼此组合和叠加，从而(相长干涉地)相加在一起以增强在期望方向上辐射的功率，并且(相消干涉地)消除以减少在其他方向上辐射的功率。类似地，当用于接收时，来自单独辐射元件的单独接收的信号以适当的振幅和/或相位关系组合，以增强从期望方向接收到的信号并消除来自不期望方向的信号。

天线阵列可用比单个天线可实现的无线电波波束更窄的无线电波波束来实现提高的增益(方向性)。一般来讲，所使用的较大数量个单独辐射元件将使增益提高并使波束变窄。一些天线阵列(诸如，相控阵雷达)可由数千个单独天线组成。阵列可用于实现更大的增益(这增加了通信可靠性)、消除来自特定方向的干扰、以电子方式控制无线电波束指向不同方向和/或用于无线电测向。

发明内容

一个示例涉及一种多波束相控阵天线系统。该多波束相控阵天线系统可包括响应于控制信号在多个子阵列信号与多个波束信号之间进行转换的波束形成器。该多波束相控阵天线系统还可包括传送对应于多个波束信号的多个波束的多个子阵列。多个子阵列中的每个子阵列可包括多个辐射元件。每个子阵列还可包括子阵列波束形成电路，该子阵列波束形成电路响应于相应波束权重而调节与多个辐射元件传送的RF信号并在经调节的RF信号与多个子阵列信号中的一个相应子阵列信号之间进行转换，其中相应子阵列信号对应于多个波束中的一个特定波束。多波束相控阵天线系统还可包括控制器，该控制器确定多个波束中的两个或更多个波束，其中两个或更多个波束属同一通信类型。该控制器可以向所选择的两个或更多个波束中的每个波束分配多个子阵列中的不相交子阵列子组，使得多个子阵列中的每个子阵列仅被分配给多个波束中的一个特定波束。该控制器还可以基于分配对多个子阵列中的每个子阵列提供相应波束权重，并基于分配向波束形成器提供控制信号。

附图说明

图1示出了多波束相控阵天线系统的框图。

图2示出了相控阵天线系统的子阵列的框图。

图3示出了具有包括多个波束形成网络(BFN)的波束形成器的多波束相控阵天线系统的框图。

图4示出了具有包括数字电路的波束形成器的多波束相控阵天线系统的框图。

图5示出了具有包括位于波束转换电路中的系统的波束形成器的多波束相控阵天线系统的框图。

图6示出了同时在两个波束上进行通信的相控阵天线的第一示例。